[发明专利]三维测量系统、方法、装置、介质和电子设备

说明书

本发明实施例提供了一种三维测量系统、方法、装置、介质和电子设备，所述三维测量方法包括：获取投射到被测物体表面的光线在被测物体表面上经过镜面反射形成的光线的第一图像数据；获取投射到被测物体表面的光线在被测物体表面上经过漫反射形成的光线的第二图像数据；根据所述第一图像数据和第二图像数据的三维坐标信息重构所述被测物体表面的三维图像。本发明的技术方案可以提高对存在漫反射和镜面反射的复合反射表面进行三维测量的精度。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种三维测量系统、方法、装置、计算机可读存储介质和电子设备。

背景技术

光学三维测量技术是一种非接触式三维重构技术。它采用一个或多个光源将特定的单幅或多幅图案投影到被测物体上，同时以一个或多个图像传感器拍摄被测物体，通过对图像传感器采集得到的图像数据进行分析计算，利用三角测量法原理，最终获得包含深度信息的图像数据。光学三维测量技术以其非接触及快速测量的优势被广泛应用于材料表面测量等测量领域。

传统的结构光三维测量系统架构可以较好地拍摄并重构低反射率的漫反射表面，也可以拍摄高反射率的镜面反射表面。然而，对于同一个传统的三维测量系统来说，难以对同时存在漫反射和镜面反射的复合反射表面进行三维重构和测量，也就较难获得包含深度信息的图像数据。

这是因为，由于镜面反射的光线入射角等于反射角的特性，传统架构的投影光源和相机的相对位置和角度会导致相机无法接收到投影光源投射的光线，对于强镜面反射的材质就不能进行三维重构。如图1所示，投影光线在被测物体表面110上发生镜面反射，把单个投影光源130和单个面阵相机140放置在投影光线的对称于法线120的入射路径和反射路径上，镜面反射的特性也极易导致相机曝光过度，导致在图像上会出现明显的光晕效果，从而无法正确成像并在此基础上进行三维重构。调小相机光圈可以拍出镜面部分的三维图像，但其余漫反射部分会因为曝光不足而无法成像。

传统的结构光三维测量系统架构可以为单相机+单投影光源组合，可以为单相机+轴对称分布的双投影光源组合，也可以为如图2所示的单投影光源231+轴对称分布的双相机组合，这里，双相机即为相机241和相机242。这些传统的结构光三维测量系统架构在拍摄例如金属零件类的具有镜面反射特性的目标对象时，由于光的镜面反射特性，在拍摄时极易产生过曝，图像会出现大面积的耀光现象，部分区域图像过饱和从而造成数据丢失，最终导致三维重构的点云缺失，出现相机传感器像素过度饱和、测量精度下降甚至无法获取部分图像数据的情况。

综上，这些单相机+单投影光源或者相机中心轴对称或投影光源中心轴对称设置的三维测量系统架构都不能完整地获得镜面反射+漫反射的混合材质物体的三维图像。

在实际测量过程中，可以在被测目标物的表面喷涂白色显像剂等化学材料，以降低表面反光率。喷涂化学材料可以改变被测目标物的表面的反射特性，但是却增加了测量的准备工作，测量精度也会受到喷涂图层的影响，并可能破坏被测目标物体的表面性能，所以不能普遍适用于在线三维检测。

在一些对漫反射和镜面反射的复合反射表面进行测量的技术方案中，存在偏轴投射不利于系统集成、投射图像频率低、额外增加偏振片且需要不断调整偏振片的角度的问题，从而均不能满足复合反射表面的三维测量要求。

如何在保证测量精度的前提下对存在漫反射和镜面反射的复合反射表面进行三维测量是当前亟需解决的技术问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种三维测量系统、方法、装置、计算机可读存储介质和电子设备，进而至少在一定程度上提高存在漫反射和镜面反射的复合反射表面的测量精度。

本发明的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。